JP2014115254A

JP2014115254A - 埋設処分場

Info

Publication number: JP2014115254A
Application number: JP2012271599A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Hara; 裕原; Hiroyuki Araki; 宏之荒木; Shinichiro Tanaka; 慎一郎田中; Yasunari Matsuo; 保成松尾
Original assignee: Nihon Kensetsu Gijutsu Co Ltd
Current assignee: Nihon Kensetsu Gijutsu Co Ltd
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2014-06-26

Abstract

【課題】廃棄物に放射性物質が含まれている場合であっても、十分に吸着して取り除くことが可能な埋設処分場の提供。
【解決手段】地盤１に処分場を掘削して処分場に廃棄物５を投棄し土砂６で埋設する埋設処分場であって、掘削した地盤１上に設けられ、単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトが混合された粘土質の土質遮蔽層２と、土質遮蔽層２上に設けられ、単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトからなる吸着層３とを有する埋設処分場である。
【選択図】図１

Description

本発明は、地震や津波などの災害により発生した瓦礫およびその焼却灰や産業廃棄物等の廃棄物の最終処分場に係り、特に放射性物質、重金属や有害化学物質等を含む有害な排水が地中へ浸透することを確実に防止できるようにした埋設処分場に関する。

多くの産業廃棄物はその殆どが焼却処分によって処理されているが、焼却する過程において有害ガスを発生するような廃棄物は最終的に埋め立て処分する以外にないのが現状である。また、地震や津波などの災害により発生した瓦礫の焼却灰についても、最終的に埋め立て処分されることになる。この埋め立て処分のための処分場は、主として山間部に造成されることが多く、埋め立て用に掘削した処分場に廃棄物を投入した後、土砂を被せることにより処理が行なわれるのが普通である。

このような埋め立てによる最終処分場として、例えば特許文献１には、地盤に処分場を掘削して処分場に廃棄物を投棄し土砂で埋設する埋設処分場であって、掘削した地盤の上に、重金属や有害化学物質を吸着できる粘土質の外部土質遮蔽層と、水封機能を備えた保水層と、透水性を有し保水層から廃棄物側に水圧をかけて水を浸透させる粘土と砂の混合土や珪藻土などの多孔質の堆積物により構成される内部土質遮蔽層とを下から順に積層した土質遮蔽水封型埋設処分場が開示されている。

この土質遮蔽水封型埋設処分場では、粘土と砂の混合土や珪藻土などの多孔質の堆積物により構成される内部土質遮蔽層によって保水層から廃棄物側に水が浸透してくるので、有害物質を含む溜まり水（汚染水）は水封されて保水層まで到達しない。また、内部土質遮蔽層を通過して保水層まで到達した溜まり水（汚染水）があったとしても、粘土質の外部土質遮蔽層によって重金属や有害化学物質を吸着するので、地盤への有害物質を含む水の浸透を防止でき、環境保全が図られる。

特許第４０６７２７９号公報

ところが、特許文献１に記載の土質遮蔽水封型埋設処分場では、内部土質遮蔽層を通過して保水層まで到達した汚染水は、重金属や有害化学物質を吸着する粘土質の外部土質遮蔽層によって吸着する構造であるため、廃棄物に高濃度の放射性物質が含まれていた場合に、この粘土質の外部土質遮蔽層のみによって十分に吸着して取り除くことができるとは限らない。

そこで、本発明においては、廃棄物に放射性物質が含まれている場合であっても、十分に吸着して取り除くことが可能な埋設処分場を提供することを目的とする。

本発明者らは鋭意研究の結果、単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトによる放射性物質の吸着率が、特に放射性ストロンチウムでは天然ゼオライトと比較して約３倍であることを見出し、本発明をなすに至った。

本発明の埋設処分場は、廃棄物を投棄し土砂で埋設する埋設処分場であって、地盤上に設けられ、単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトが混合された粘土質の土質遮蔽層と、土質遮蔽層上に設けられ、単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトからなる吸着層とを有するものである。

本発明の埋設処分場によれば、単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトからなる吸着層により、廃棄物から溶出した汚染水に含まれる主な放射性物質の他、重金属や有害化学物質等（以下、「放射性物質等」と称す。）が吸着される。また、吸着層により吸着されずに浸出した放射性物質等は、粘土質の土質遮蔽層に混合された単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトにより吸着され、外部に排出させることなく、取り除かれる。

また、本発明の埋設処分場では、廃棄物は単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトによってサンドイッチ状に挟み込んで埋設されることが望ましい。これにより、廃棄物に含まれる放射性物質等を、この廃棄物をサンドイッチ状に挟み込んだ単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトによりまず吸着することで、廃棄物から溶出する汚染水に含まれる放射性物質等を減らすことができる。

また、本発明の埋設処分場は、処分場の浸出水を、単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトを造粒化した造粒化ゼオライトに接触させて最終的に処理する処理槽を有することが望ましい。

前述のように、廃棄物から溶出した汚染水に含まれる放射性物質等は、吸着層および粘土質の土質遮蔽層により吸着され、取り除かれるが、最終的に処分場の浸出水を、単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトを造粒化した造粒化ゼオライトに接触させることで、浸出水中に残った放射性物質等を吸着し、外部に排出させることなく、除去することができる。

ここで、粉末ゼオライトは、粒径３０〜１００μｍの発泡ガラスに対してアルカリ源を混合し、１００℃未満の低温で加熱して、発泡ガラスの溶解液（以下、「ガラス溶解液」と称す。）を得た後、ガラス溶解液に対してアルミナ源を混合攪拌し、加熱してゼオライト化したものであることが望ましい。

粒径３０〜１００μｍの発泡ガラスには内径１〜２０μｍの気孔が存在するため、アルカリ源を混合した際に、アルカリ源がこの気孔中に浸透する。そのため、アルカリ源と発泡ガラスとの接触面積が大きく、ケイ素の溶出反応が早く進行する。すなわち、従来のゼオライトの原料である石炭灰や鋳物廃砂のような気孔が存在しない粒状物と比較して、粒径３０〜１００μｍの発泡ガラスでは、アルカリ源を混合した際に、より早く発泡ガラスの溶出反応が起こるため、得られたガラス溶解液に対してアルミナ源を混合攪拌し、１００℃未満の低温でゆっくりと加熱反応させ、ゼオライトを成長させて、単一骨格を持ったゼオライトを生成することができる。

なお、ゼオライト化工程における加熱温度は８５〜９５℃であることが望ましい。ガラス溶解液中のケイ素イオンとアルミナ源とを８５〜９５℃の低温でゆっくりと加熱反応させることにより、ゼオライトを大きく結晶化させることができる。

（１）地盤上に設けられ、単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトが混合された粘土質の土質遮蔽層と、土質遮蔽層上に設けられ、単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトからなる吸着層とを有する埋設処分場によれば、廃棄物に放射性物質が含まれている場合であっても、単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトにより十分に吸着して、外部に排出させることなく、取り除くことが可能となる。

（２）廃棄物を単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトによってサンドイッチ状に挟み込んで埋設することにより、廃棄物に含まれる放射性物質等を、この廃棄物をサンドイッチ状に挟み込んだ単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトによりまず吸着することで、廃棄物から溶出する汚染水に含まれる放射性物質等を減らすことができ、より確実に放射性物質等を取り除くことが可能となる。

（３）処分場の浸出水を、単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトを造粒化した造粒化ゼオライトに接触させて最終的に処理する処理槽を有することにより、最終的に処分場の浸出水中に残った放射性物質等を吸着し、外部に排出させることなく、除去することが可能となる。

本発明の実施の形態におけるゼオライト混合型埋設処分場の構成を示す概略縦断面図である。本発明の実施の形態におけるゼオライト混合型埋設処分場の別の構成を示す概略縦断面図である。本発明の実施の形態における粉末ゼオライトの製造工程の概要を示すフロー図である。本発明の実施の形態における粉末ゼオライトの製造工程の詳細を示すフロー図である。（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ表１〜表３のＺｅ吸着等温線を示した図である。（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ表４〜表６のＺｅ吸着等温線を示した図である。本発明の実施例における粉末ゼオライトによる放射性セシウムの吸着試験結果を示す図である。本発明の実施例における粉末ゼオライトによる放射性ストロンチウムの吸着試験結果を示す図である。本発明の実施例における粉末ゼオライトによる吸着試験結果であって、溶媒に純水および海水を用いた場合のセシウム濃度、ストロンチウム濃度の経時変化を示す図である。表１０および表１３の結果からＺｅ吸着等温線を示す図である。表１１および表１４の結果からＺｅ吸着等温線を示す図である。表１２および表１５の結果からＺｅ吸着等温線を示す図である。本発明の実施例における粉末ゼオライトによる吸着試験結果であって、純水、海水を溶媒とした場合のストロンチウムおよびセシウムの分配係数を示す図である。

図１は本発明の実施の形態におけるゼオライト混合型埋設処分場の構成を示す概略縦断面図である。図１に示すゼオライト混合型埋設処分場は、平坦地を掘削した地盤１、または山間部では谷部に土留め壁を造った地盤１の上に、下から順に土質遮蔽層２、吸着層３、セパレートフィルタ４を積層した構造である。

本実施形態における廃棄物５は、放射性物質を含む瓦礫およびその焼却灰や産業廃棄物等である。廃棄物５は、この処分場に投棄され、土砂６により埋設される。また、廃棄物５の底部にあたる位置には集水管７が設けられている。集水管７は地上に配置されるポンプ（図示せず。）に接続され、廃棄物５の底部に溜まる水（浸出水）は定期的に浸出水処理設備１０へ送られる。

セパレートフィルタ４は、例えば、ジオテキスタイル製のものであり、吸着層３以下の各層を補強するとともに、各層間の透水に伴う各層相互の侵食作用を防止する機能を持つものである。

吸着層３は、単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトからなる。本実施形態における粉末ゼオライトは、粒径３０〜１００μｍの発泡ガラスに対してアルカリ源を混合し、１００℃未満の低温で加熱して、発泡ガラスの溶解液を得た後、ガラス溶解液に対してアルミナ源を混合攪拌し、加熱してゼオライト化したものである。粉末ゼオライトについては後述する。

土質遮蔽層２は、廃棄物およびその浸出水の地盤１への侵入を防ぐものである。土質遮蔽層２として、例えば、従来から使用されているジオメンブレンやクレイライナーなどの遮蔽部材を用いることももちろん可能であるが、重金属や有害化学物質を吸着できるような粘土質を用いることで、地盤の変動に対しても土質遮蔽層２自体が追従することが可能になると同時に遮蔽機能を維持することができる。

また、土質遮蔽層２には、吸着層３と同様の単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトが混合されている。なお、土質遮蔽層２の下には、浸出水が地盤１の地下水に流れないように、遮水シート（図示せず。）を設けて安全性を高めている。

なお、廃棄物５が、８，０００Ｂｑ／ｋｇ以上の場合には、土質遮蔽層２を図２に示すように外部土質遮蔽層２ａおよび内部土質遮蔽層２ｂとする。外部土質遮蔽層２ａおよび内部土質遮蔽層２ｂは、土質遮蔽層２と同じ構成である。また、外部土質遮蔽層２ａと内部土質遮蔽層２ｂとの間には、保水層８が形成されている。保水層８は、内部土質遮蔽層２ａを浸透してしまった浸出水を、外部土質遮蔽層２ａと内部土質遮蔽層２ｂとの間に保持することで、内部土質遮蔽層２ａに混合された粉末ゼオライトによって吸着できなかった放射性物質等を外部土質遮蔽層２に混合された粉末ゼオライトに接触させ、吸着させるものである。

浸出水処理設備１０は、調整槽１１、前処理槽１２、生物処理槽１３、凝集沈殿槽１４、高度処理槽１５、消毒槽１６、汚泥処理槽１７等により構成される。調整槽１１は、集水管７により集められた浸出水を一定時間貯留することで、浸出水処理設備１０により処理する浸出水の流量を調整するものである。前処理槽１２は、浸出水から汚泥の沈殿分離を行うものである。前処理槽１２により沈殿分離された汚泥は、汚泥処理槽１７を経て処分場へ戻される。

生物処理槽１３は、前処理槽１２において汚泥が分離された浸出水を生物処理するものである。凝集沈殿槽１４は、凝集剤を用いて浸出水中の粒子を凝集沈殿させるものである。高度処理槽１５は、吸着層３と同様の単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトから造粒化した造粒化ゼオライトが充填されたものである。消毒槽１６は高度処理槽１５により処理された浸出水を消毒するものである。

ここで、本実施形態における粉末ゼオライトについて詳述する。図３は本発明の実施の形態における粉末ゼオライトの製造工程の概要を示すフロー図である。

図３に示すように、本発明の実施の形態における粉末ゼオライトの製造方法は、粒径３０〜１００μｍの発泡ガラスに対して、アルカリ源として水酸化ナトリウムを混合し（Ｓ１０）、常圧８５〜９５℃で４〜１２時間加熱する（Ｓ１１）。このとき、水酸化ナトリウムは発泡ガラスに残存する内径１〜２０μｍの気孔中に浸透していき、ケイ素イオンの溶解反応が促進される。これにより、発泡ガラスが溶解されたケイ素イオンを含むガラス溶解液が得られる。

次に、得られたガラス溶解液に対して、アルミナ源としてアルミン酸ソーダ溶液を混合し（Ｓ１２）、攪拌しながら常圧８５〜９５℃で４〜１２時間加熱する（Ｓ１３）。これにより、ガラス溶解液中のケイ素イオンとアルミン酸ソーダ溶液とがゆっくりと加熱反応し、ゼオライトが大きく結晶化される。その後、得られたゼオライトは洗浄・脱水工程（Ｓ１４）を経て、粉末状のゼオライトとなる。

次に、本実施形態における粉末ゼオライトの製造工程の詳細について説明する。図４は本発明の実施の形態における粉末ゼオライトの製造工程の詳細を示すフロー図である。

図４に示すように、本発明の実施の形態における粉末ゼオライトの製造に用いる粒径３０〜１００μｍの発泡ガラスは、発泡ガラス製品の製造工程において発生した粒径２ｍｍ以下のものを粉砕したものである。

発泡ガラス製品の製造工程は以下の通りである。図４に示すように、まず、原料となる廃ガラスに前処理が施される（Ｓ１００）。前処理においては廃ガラス中混入しているキャップ等の金属やラベルの除去が行われる。本実施形態では原料として廃ガラスを用いているが、これに限定するものではないので、一般のガラス材を原料として使用することができる。

前処理工程を経た廃ガラスは、一次粉砕工程（Ｓ１０１）において粒径２〜５ｍｍ程度まで粉砕され、次に、二次粉砕工程（Ｓ１０２）において粒径３０〜１００μｍ程度のガラスパウダーとなるまで粉砕された後、ガラスパウダー原料ストックにおいてストックされる（Ｓ１０３）。そして、ガラスパウダー原料ストックから供給されたガラスパウダーに発泡剤混合が行われる（Ｓ１０４）。本実施形態では、発泡剤である炭酸カルシウムを０．５〜１５質量％程度、ガラスパウダーに添加しているが、これに限定するものではない。

発泡剤混合を経たガラスパウダーは、焼成装置のベルトコンベア装置に載って予熱帯、焼成炉および冷却帯を通過しながら焼成され、発泡ガラスとなる（Ｓ１０５）。本実施形態では焼成温度８００〜９００℃、焼成時間３０分〜２時間としているがこれに限定するものではない。焼成工程を経て形成された発泡ガラスは、発泡ガラス荒割り工程（Ｓ１０６）において破砕され、粒径１００ｍｍ程度の塊状体となった後、一次ストックにストックされる（Ｓ１０７）。

一次ストックから供給された塊状発泡ガラスは、破砕装置における発泡ガラス粉砕工程（Ｓ１０８）において粒径２〜５０ｍｍの粒状体へと粉砕され、発泡ガラス分級・袋詰め工程（Ｓ１０９）において分級および袋詰めが行われ、発泡ガラス製品として出荷される（Ｓ１１０）。このとき、分級された粒径２ｍｍ以下の粒状発泡ガラスが本実施形態におけるゼオライトの原料として使用される。

そして、ゼオライトの製造工程では、粒径２ｍｍ以下の粒状発泡ガラスをチューブミルにより粒径３０〜１００μｍとなるまで粉砕される（Ｓ１１１）。この粉砕された発泡ガラス粉末には、内径１〜２０μｍの気孔が残存する。そして、反応槽で水酸化ナトリウムを水で希釈して、この発泡ガラス粉末と混合し（Ｓ１１２）、常圧８５〜９５℃で４〜１２時間加熱し、ガラス溶解液を得る（Ｓ１１３）。

次に、この得られたガラス溶解液に対し、アルミン酸ソーダ溶液を混合攪拌し（Ｓ１１４）、攪拌しながら常圧８５〜９５℃で４〜１２時間加熱し、ゼオライト化する（Ｓ１１５）。そして、得られた生成物を水道水にて洗浄し（Ｓ１１６）、フィルタープレスにて脱水し（Ｓ１１７）、乾燥設備にて乾燥し（Ｓ１１８）、袋詰めする（Ｓ１１９）。

以上のように、本実施形態におけるゼオライトの製造方法では、発泡ガラス溶解工程（Ｓ１１２，Ｓ１１３）とゼオライト化工程（Ｓ１１４，Ｓ１１５）とを別工程で行うようにし、発泡ガラス溶解工程（Ｓ１１２，Ｓ１１３）では、粒径３０〜１００μｍの発泡ガラスに対してアルカリ源を混合している。この粒径３０〜１００μｍの発泡ガラスには内径１〜２０μｍの気孔が存在するため、水酸化ナトリウム液を混合した際に、水酸化ナトリウム液がこの気孔中に浸透する。そのため、水酸化ナトリウム液と発泡ガラスとの接触面積が大きく、ケイ素の溶出反応が早く進行する。

そして、ゼオライト化工程（Ｓ１１５）において１００℃未満の低温でゆっくりと加熱反応させるため、ゼオライトを大きく結晶化することができ、粒径５〜２０μｍ程度の単一骨格を持った（Ａ型、Ｘ型、Ｐ型）粉末ゼオライトを得ることができる。高度処理槽１５に用いる造粒化ゼオライトは、この粉末ゼオライトを造粒化したものである。

こうして得られた単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトおよび造粒化ゼオライトは、放射性物質、重金属や有害化学物質等を含む有害物質の優れた吸着性を有する。特に、これらの粉末ゼオライトおよび造粒化ゼオライトは、放射性ストロンチウムでは天然ゼオライトと比較して約３倍の吸着性を示す。

以上の構成において、処分場に投棄された廃棄物５が雨に曝されることにより、廃棄物５の底部に有害物質を含む浸出水が溜まる。なお、廃棄物５を投棄した後には、土砂６が被せられるが、雨の湿潤によって処分場には浸出水が次第に溜まってくる。このとき、浸出水は、セパレートフィルタ４、吸着層３および土質遮蔽層２まで到達する。

ここで、単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトからなる吸着層３は、この浸出水に含まれる放射性物質、重金属や有害化学物質等を含む有害物質を吸着する。また、吸着層３を通過した浸出水は、土質遮蔽層２によって地盤１側への浸入が防止される。また、この土質遮蔽層２には、単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトが混合されているため、浸出水に含まれる放射性物質、重金属や有害化学物質等を含む有害物質は、この土質遮蔽層２に混合された粉末ゼオライトによっても吸着される。また、土質遮蔽層２は、浸出水を地盤１側へ浸透させないので、周辺地盤の環境の保全が図られる。

ここで、土質遮蔽層２には粉末ゼオライトが１０〜８０％混合されることが好ましく、この１０〜８０％の粉末ゼオライトにより、吸着層３を通過した浸出水に含まれる有害物質を確実に除去することが可能となる。なお、土質遮蔽層２に含まれる粉末ゼオライトが１０％未満の場合には、吸着層３を通過した浸出水に含まれる有害物質を充分に吸着することが難しくなる。また、８０％超の場合には、遮蔽機能が不十分となる可能性がある。

これにより、処分場の浸出水に含まれる放射性物質、重金属や有害化学物質等を含む有害物質が除去される。なお、廃棄物５の有害物質濃度が高い場合には、図１および図２に示すように廃棄物５を単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトによってサンドイッチ状に前後左右上下を挟み込んで埋設することが望ましい。これにより、雨の湿潤によって発生する浸出水が処分場に溜まるまでの間にも、この浸出水に含まれる放射性物質、重金属や有害化学物質等を含む有害物質が粉末ゼオライトによって吸着、除去される。なお、予め廃棄物５へ単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトを混合してから処分場へ投棄しても良い。

そして、有害物質の除去後の浸出水は、集水管７により集水され、調整槽１１、前処理槽１２、生物処理槽１３、凝集沈殿槽１４を経て高度処理槽１５へ送られる。本実施形態における高度処理槽１５は、単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトを造粒化した造粒化ゼオライトが充填されたものであるため、集水管７により集水された浸出水に万が一有害物質が含まれていた場合であっても、この造粒化ゼオライトと接触することにより吸着され、除去される。こうして、高度処理槽１５により処理された浸出水は消毒槽１６により消毒され、放水される。

上記実施形態における粒径５〜２０μｍ程度の単一骨格を持ったＡ型の粉末ゼオライトの放射性セシウム吸着能について吸着試験を行った。試験手順は以下の通りである。
（１）三角フラスコに各濃度（１，５，１０，２５，５０ｍｇ／Ｌのセシウム溶液を入れる（溶媒には、純水、０．００６ｍｏｌ／Ｌ−ＮａＣｌ溶液、０．０６ｍｏｌ／Ｌ−ＮａＣｌ溶液を使用）。
（２）三角フラスコに粉末ゼオライト（Ｚｅ）を入れる（Ｚｅ：溶媒＝１：１００）
（３）三角フラスコを震盪機に設置し、攪拌する。
（４）２４時間後に震盪機から三角フラスコを取り出し、０．４５μｍのメンブレンフィルターでろ過する。
（５）ろ過したろ液を検水とし、ＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析装置）でセシウム濃度を測定する。

この吸着試験により得られたデータから、日本原子力学会「ゼオライト、非ゼオライト系無機イオン交換体、及び活性炭の海水系水溶液中からのＣｓ＋、Ｓｒ２＋、及びヨウ素イオンの吸着データ集」（２０１１年４月１５日，日本原子力学会，インターネット＜ＵＲＬ：http://www.nuce-aesj.org/lib/exe/fetch.php?media=projects:clwt:1.吸着データ_説明_.pdf）における次の計算式を基に計算を行い、吸着率および平衡吸着量を算出した。
吸着率＝（Ｃ₀−Ｃ_e）／Ｃ₀×１００
ｑ_e＝（Ｃ₀−Ｃ_e）×Ｖ／ｍ
但し、Ｃ₀：吸着操作前における水溶液中のセシウム濃度（ｍｇ／Ｌ）、Ｃ_e：吸着操作後における水溶液中のセシウム濃度（ｍｇ／Ｌ）、ｑ_e：平衡吸着量（Ｃｓ−ｍｇ／Ｚｅ−ｇ）、Ｖ：水溶液の量（Ｌ）、ｍ：吸着剤（粉末ゼオライト）の量（ｇ）

表１〜表３はそれぞれ溶媒として純水、０．００６ｍｏｌ／Ｌ−ＮａＣｌ溶液、０．０６ｍｏｌ／Ｌ−ＮａＣｌ溶液を使用した場合のＺｅによるセシウム吸着試験結果を示している。また、図５の（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ表１〜表３のＺｅ吸着等温線を示した図である。

次に、放射性ストロンチウム吸着能について吸着試験を行った。試験手順は以下の通りである。
（１）１Ｌビーカーに各濃度（１，５，１０，２５，５０ｍｇ／Ｌのストロンチウム溶液を入れる（溶媒には、純水、０．００６ｍｏｌ／Ｌ−ＮａＣｌ溶液、０．０６ｍｏｌ／Ｌ−ＮａＣｌ溶液を使用）。
（２）粉末ゼオライト（Ｚｅ）を（１）のビーカーに入れる（Ｚｅ：溶媒＝１：１００）
（３）ビーカーをスターラーに設置し、攪拌する。
（４）各測定時間（１５分、３０分、１時間、３時間、５時間、１０時間、２４時間、４８時間）に１０ｍＬずつ採水する。
（５）採水した検水のストロンチウム濃度をＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析装置）にて測定する。

この吸着試験により得られたデータから、日本原子力学会のセシウム、ストロンチウム、ヨウ素の吸着データ集における次の計算式を基に計算を行い、吸着率および平衡吸着量を算出した。
吸着率＝（Ｃ₀−Ｃ_e）／Ｃ₀×１００
ｑ_e＝（Ｃ₀−Ｃ_e）×Ｖ／ｍ
但し、Ｃ₀：吸着操作前における水溶液中のストロンチウム濃度（ｍｇ／Ｌ）、Ｃ_e：吸着操作後における水溶液中のストロンチウム濃度（ｍｇ／Ｌ）、ｑ_e：平衡吸着量（Ｃｓ−ｍｇ／Ｚｅ−ｇ）、Ｖ：水溶液の量（Ｌ）、ｍ：吸着剤（粉末ゼオライト）の量（ｇ）

表４〜表６はそれぞれ溶媒として純水、０．００６ｍｏｌ／Ｌ−ＮａＣｌ溶液、０．０６ｍｏｌ／Ｌ−ＮａＣｌ溶液を使用した場合のＺｅによるストロンチウム吸着試験結果を示している。また、図６の（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ表４〜表６のＺｅ吸着等温線を示した図である。

これらの試験結果から、上記実施形態における粉末ゼオライトは、放射性セシウムや放射性ストロンチウムに対して優れた吸着性を示すことが確認できた。特に、放射性ストロンチウムに対しては、前述の日本原子力学会のセシウム、ストロンチウム、ヨウ素の吸着データ集に記載されている天然ゼオライトの結果と比較して約３倍の吸着性を示した。

次に、上記実施形態における粉末ゼオライトの放射性セシウムと放射性ストロンチウムの飽和吸着量を調べた。試験手順は以下の通りである。
（１）１Ｌビーカーに各濃度（１００，２００，５００，１０００，２０００，３０００，５０００ｍｇ／Ｌのセシウム溶液、ストロンチウム溶液を入れる（溶媒には、純水を使用）。
（２）粉末ゼオライト（Ｚｅ）１０ｇを（１）のビーカーに入れる（Ｚｅ：溶媒＝１：１００）
（３）ビーカーをスターラーに設置し、攪拌する。
（４）Ｚｅ投入後、各測定時間（２４時間、４８時間、７８時間）に１０ｍＬずつ採水する。
（５）採水した検水のセシウム濃度、ストロンチウム濃度をＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析装置）にて測定する。

放射性セシウムについての試験結果を表７および図７に、放射性ストロンチウムについての試験結果を表８および図８に示す。表７より、上記実施形態における粉末ゼオライトの放射性セシウムに関する飽和吸着量は、２１２．１（ｍｇＣｓ／ｇＺｅ）程度であることが分かった。また、図７（ｂ）のラングミュアプロット（ＬａｎｇｍｕｉｒＰｌｏｔｓ）から推測される飽和吸着量は、１９２．３（ｍｇＣｓ／ｇＺｅ）程度である。また、表８より、上記実施形態における粉末ゼオライトの放射性セシウムに関する飽和吸着量は、１６３．８（ｍｇＣｓ／ｇＺｅ）程度であることが分かった。また、図８（ｂ）のラングミュアプロットから推測される飽和吸着量は、１５３．８（ｍｇＣｓ／ｇＺｅ）程度である。

次に、海水を溶媒とした場合の上記実施形態における粉末ゼオライトによる吸着試験を行い、海水に含まれる金属元素（Ｍｇ、Ｃａ、Ｋなど）の影響によってどの程度吸着性能が低下するかを検証した。試験手順は以下の通りである。
（１）１Ｌビーカーに各濃度（１，５，１０，２５，５０ｍｇ／Ｌのセシウム溶液、ストロンチウム溶液を入れる（溶媒には、天然海水（佐賀県唐津市鎮西町名護屋）（砂ろ過処理済み）を使用）。
（２）粉末ゼオライト（Ｚｅ）１０ｇを（１）のビーカーに入れる（Ｚｅ：溶媒＝１：１００）
（３）ビーカーをスターラーに設置し、攪拌する。
（４）Ｚｅ投入後、各測定時間（１５分、３０分、１時間、３時間、５時間、１０時間、２４時間、４８時間）に１０ｍＬずつ採水する。
（５）採水した検水のストロンチウム濃度をＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析装置）にて測定する。

試験結果を、表９〜表１５および図９〜図１３に示す。表９および図９は、溶媒に純水および海水を用いた場合のセシウム濃度、ストロンチウム濃度の経時変化を示している。表１０〜表１２はストロンチウムの初期濃度、平衡濃度、吸着量、吸着率を示している。表１３〜表１５はセシウムの初期濃度、平衡濃度、吸着量、吸着率を示している。図１０〜図１２は表１０〜表１５のＺｅ吸着等温線を示している。図１３は純水、海水を溶媒とした場合のストロンチウムおよびセシウムの分配係数を示している。

次に、本実施例の粒径５〜２０μｍ程度の単一骨格を持ったＡ型の粉末ゼオライトの水に溶けているセシウムおよびストロンチウムの吸着力について、ショーレンベルガー法（「土壌診断マニュアル〜土壌測定診断室における分析法〜」，山口県農林水産部，平成１９年１月，ページｐ．４−６参照。）を用いて測定した結果を、表１６に示す。なお、比較例として、セシウム除去に優れた天然の国産ゼオライトおよびチャバサイトについても示した（参考：Ｊ．Ｎｕｃｌ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，ｐ．２８１，Ｖｏｌ．２５，（１９８５），選鉱精錬研究所報第７８６報）。

表１６から本実施例の粉末ゼオライトでは、水に溶けているセシウムおよびストロンチウムを、セシウム除去に優れた天然のゼオライトとほぼ同等に吸着でき、セシウムよりもストロンチウムの吸着力が高いことが確認できた。なお、前述のように、海水を用いた性能試験の結果、純水に比べてセシウムやストロンチウムの吸着性能が大きく低下したが、これは従来のＡ型ゼオライトでも見られる現象であり、海水中に含まれる多量のカルシウムイオンやマグネシウムイオンの影響であると考えられる。

本発明の埋設処分場は、地震や津波などの災害により発生した瓦礫の焼却灰や産業廃棄物等の廃棄物の最終処分場として有用であり、特に、放射性物質、重金属や有害化学物質等を含む廃棄物の最終処分場として好適である。

１地盤
２土質遮蔽層
２ａ外部土質遮蔽層
２ｂ内部土質遮蔽層
３吸着層
４セパレートフィルタ
５廃棄物
６土砂
７集水管
８保水層
１０浸出水処理設備
１１調整槽
１２前処理槽
１３生物処理槽
１４凝集沈殿槽
１５高度処理槽
１６消毒槽
１７汚泥処理槽

Claims

廃棄物を投棄し土砂で埋設する埋設処分場であって、
前記地盤上に設けられ、単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトが混合された粘土質の土質遮蔽層と、
前記土質遮蔽層上に設けられ、単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトからなる吸着層と
を有する埋設処分場。
前記土質遮蔽層は、前記粉末ゼオライトが１０〜８０％混合されたものである請求項１記載の埋設処分場。
前記廃棄物は、放射性物質を含む瓦礫またはその焼却灰である請求項２記載の埋設処分場。
前記廃棄物は、単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトによってサンドイッチ状に挟み込んで埋設されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の埋設処分場。
前記処分場の浸出水を、単一骨格を持った粒径５〜２０μｍの粉末ゼオライトを造粒化した造粒化ゼオライトに接触させて処理する処理槽を有する請求項１から４のいずれかに記載の埋設処分場。
前記粉末ゼオライトは、粒径３０〜１００μｍの発泡ガラスに対してアルカリ源を混合し、１００℃未満の低温で加熱して、発泡ガラスの溶解液（以下、「ガラス溶解液」と称す。）を得た後、前記ガラス溶解液に対してアルミナ源を混合攪拌し、加熱してゼオライト化したものである請求項１から５のいずれかに記載の埋設処分場。